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古代数学与物理学(精装),全本TXT下载 远镜奇器郑复光,实时更新

时间:2017-06-07 15:16 /科学科普 / 编辑:布鲁斯韦恩
主角叫奇器,李善兰,远镜的小说叫做《古代数学与物理学(精装)》,这本小说的作者是李慕南倾心创作的一本科学科普、人文社科、历史类型的小说,文中的爱情故事凄美而纯洁,文笔极佳,实力推荐。小说精彩段落试读:49 91(a)→49 42(b)→7 42(c)→7 7(d) 现代算术书中堑二整数的最大公约数的辗...

古代数学与物理学(精装)

作品朝代: 现代

作品篇幅:中短篇

阅读指数:10分

《古代数学与物理学(精装)》在线阅读

《古代数学与物理学(精装)》第3部分

49

91(a)→49

42(b)→7

42(c)→7

7(d)

现代算术书中二整数的最大公约数的辗转相除法,可以说是“更相减损术”的另一形式。

“通分”,一般采用分的乘积作公分,如:

13+25=515+615=1115(方田章第7题)

12+23+34+45=60120+80120+90120+96120=326120=286120=24360(方田章第9题)

但也有几题是用最小公倍数作公分的,例如:

1+12+13+14+15+16+17=420420+210420+140420+105420+84420+70420+60420=1089420(少广章第6题)

分”,指分数加法。方法是:“互乘子,并以为实,乘为法,实如法而一。不法者,以法命之。其同者,直相从之。”

“实”是被除数(即分子),“法”是除数(即分),分乘分子,加起来作为被除数,分相乘作为除数。“实如法而一”,常指除法运算。即

ab+cd=ad+bcbd

“其同者,直相从之”的意思是:如果分相同,就直接将分子相加。

来刘徽在注里说:“凡互乘子谓之齐,群相乘谓之同。”所以这种方法做“齐同术”。

此外,还有“减分”、“乘分”、“经分”等运算法则。大上已和现在的算法一致。只是通分时没有明确要用最小公分。做乘法时,遇到带分数相乘,须把带分数化为假分数再乘,如方田章24题。

1857×23611=1317×25911=3392977=4404977=440711

《九章算术》中的经分是指分数的除法,一般是用通分来计算的,如方田章18题。

(613+34)÷313=(193+34)÷103=8512÷4012=8540=218

刘徽来补充了一个法则,将除数的分子、分颠倒而与被除数相乘。

总之,《九章算术》是世界数学史上最早系统叙述分数的著作。欧洲在15世纪以,才逐渐形成了现代分数的算法,而且直到17世纪,多数算书在计算分数相加时都不要用最小公倍数作分

关于分数的写法,还有一件值得注意的事。我国古代用算筹来做除法,“实”(被除数)列在中间,“法”在下面,“商”在上面。除到最,中间的实可能还有余数,就列成下图的样子:

这种商数在上,余数居中,除数置下的样式也就成了中国古代数学中的带分数形式。上式相当于6438483。

《孙子算经》(约4世纪)记述得很清楚:“凡除之法,……除得在上方。……实有余者,以法命之,以法为,实余为子。”

印度人在三、四世纪时的分数记法也与中国一样,113写成113,也是把带分数的整数部分写在上面。12世纪,印度数学家拜斯伽逻著《立拉瓦提》,也仍采用这种分数记法和算法,如3+15+13写作311513,通分吼编成4515315515。来传到中亚亚,也将分子写在上,分写在下。目所发现的最早的分数线是在阿拉伯数学家阿尔·哈萨(约1175年)的著作中。按照他的写法:

333589表示2+3+3589

阿拉伯文的书写是从右到左。欧洲人早期也沿用这个习惯,式子也是从右到左,整数部分写在分数的右边,如将1212x写成“radices1212”。

分数线和许多其他符号一样,没有马上被大家采用。14世纪中叶还有用31-15表示35的。为了节省地方,法国人棣么甘推荐用a/b表示ab。这种记法在18世纪末叶已经出现。

现在通常采用的分数写法,开始于明末西洋笔算传入中国之时,当时曾有将分放在分子上的记法。直到清末新式学校中的算术课本才采用现在的写法。

各种比例问题在《九章算术》衰分章、均输章、股章中都有不少比例问题。

《粟米》章一开始就列举了各种粮食的互换比率。“粟米之法:‘粟米五十,粝米三十、粺米二十七、米二十四……’”这就是说:谷子五斗可换糙米三斗,又可换九折精米二斗七升,八折精米二斗四升……粟米章内许多粮食之间的兑换关系均按这个比率计算。如:

粟米章第1题:“今有粟米一斗,为粝米,问得几何?”它的解法是:“以所有数乘所率为实,以所有率为法,实如法而一。”这里,所有数是粟米1斗(10升),所有率是5,所率是3。于是依术10×3÷5=6升。这种算法“今有术”。“今有术”就是比例,是从关系式:

所有率(a)∶所率(b)=所有数(c)∶所数(x)解出x=bca的一个方法。

“今有术”的名称一直沿用到清代,来才改称“比例”。刘徽在《九章注》中,对这个解法作了一步说明,大致说:“今有术”数时,是将所有数乘上一个比率,这个比率是一个以所率为分子、所有率为分的分数。

当然,上面只是一个简单的比例问题,在衰分、均输、股各章中还有许多较复杂的比例问题,也都用“今有术”解。

例如,衰分章第17题:“今有生丝三十斤,之耗三斤十二两,今有丝十二斤,问生丝几何?”这个问题的解法是,以丝12斤为所有数,以30×16=480两为所率,以480-60(3斤12两=60两)=420两为所有率,得原来生丝12×480÷420=1357斤。

另外,还有现在所谓的复比例问题和链锁比例问题,也都用“今有术”解决。比例分问题也可用“今有术”解决。如衰分章第2题:“今有牛、马、羊,食人苗,苗主责之粟五斗,羊主曰,我羊食半马(所食)。马主曰,我马食半牛(所食)。今衰偿之(按一定比例递减赔偿)问各出几何?”依照羊主人、马主人的话,牛、马、羊所食粟相互之比率是4∶2∶1,就是用4、2、1各为所率,4+2+1=7为所有率,粟米50升为所有数,以“今有术”演算得牛主人应偿44507=2847升,马主人应偿1427升,羊主人应偿717升。

“今有术”是从三个已知数出第四个数的算法,7世纪时在印度为婆罗笈多所知,称之为“三率法”。来三率法传入阿拉伯,再由阿拉伯传到欧洲,仍保持三率法的名称。欧洲商人十分重视这种算法,它为“金法”,意思是赚钱的算法。可见欧洲人对这种算法的推崇。

“今有术”与欧几里得《几何原本》中的比例法的作用是相同的。不过,“今有术”没有明确其中有一个比例的问题,也没有把所有率所有数=所率所数这一关系明确揭示出来。

盈不足术盈不足术是我国古代解决盈亏问题的普遍方法。例如盈不足章第1题:“今有(人)共买物,人出八盈三,人出七不足四,问人数物价各几何?”答曰;七人,物价五十三。

《九章算术》解这类问题有一个公式。设每人出a1盈b1,每人出a2不足b2,u为人数,v为物价,则u=b1+b2a1-a2v=a2b1+a1b2a1-a2公式来源没有阐明,来刘徽注作了解释,用现代算式表示是这样的:v=a1u-b1(1)

v=a2u+b2(2)以b2×(1),以b1×(2),相加得(b1+b2)v=(b2a1+b1a2)u因而vu=b2a1+b1a2b2+b1又(1)(2)二式相减得(a1-a2)u-b1-b2=0故u=b1+b2a1-a2v=a1b1+b1a2a1-a2每人应出钱vu=b2a1+b1a2b1+b2(*)公式(*)很有用,《九章算术》中许多不属盈亏类问题,就是将它转为盈不足问题,尔用这个公式解决的。为什么不属盈亏类问题,也可用盈不足术解决呢?因为一般算术问题都应有其答数,如果我们任意假定一个数值作为答数,依题验算,那么必然出现两种情况:一是算得的一个结果和题中表示这个结果的已知数相等,这就是说,答数被猜对了。假设验算所得结果和题中的已知数不符,而相差的数量或是有余或是不足,于是通过两次不同的假设,就可以把原来的问题改造成为一个盈亏类的问题。按照盈不足术,就能解出所的答数来。

例如盈不足章第13题:“今有醇酒一斗值钱五十,行酒一斗值钱一十。今将钱三十得酒二斗,问醇、行酒各得几何?”该题的解法是:

“假令醇酒五升,行酒一斗五升,有余(钱)一十;令醇酒二升,行酒一斗八升,不足(钱)二。”这假设是有据的,因设醇酒5升,则行酒必为20-5=15升,值钱数为5×5+15×1=40,比题中的钱30多10;又设醇酒2升,则行酒为20-2=18升,共值钱为2×5+18×1=28,比30不足2。

按盈不足公式(*),得醇酒数应是5×2+2×102+10=3012=212,因而行酒是20-212=1712。如行酒数也用公式,则15×2+18×102+10=1712,结果一样。

从现今的数学来解释,这类问题的实质是堑淳据题中所给的条件列出的方程的。假设所列的方程是f(x)=0,因而问题又相当于曲线y=f(x)与x轴点的横坐标。

先估计问题的两个近似答案x1、x2,它们对应的函数值是y1=f(x1)、y2=f(x2),过A点(x1、y1)、B点(x2,y2)作直线,方程为y-y2=y1-y2x1-x2(x-x2)OX轴于(x′,0),其中x′=x1y2-x2y1y2-y1就是方程f(x)=0的

作图近似解如果f(x)是一次函数,x′就是f(x)=0的的真值,如果不是一次函数,x′是近似值,累次运用这种方法,可以逐步近真值。这种方法现在解高次代数方程或超越方程常用到。设f(x)是一个在区间[a1,a2]上的单调连续函数,f(a1)=b1和f(a2)=b2正负相反,那么,方程f(x)=0在a1、a2间的实约等于a2f(a1)-a1f(a2)f(a1)-f(a2)可见,“盈不足术”实际上就是现在的线形搽值法。它还有许多名称,如试位法,零点,双假设法等等。

2.《九章算术》的几何成就

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古代数学与物理学(精装)

古代数学与物理学(精装)

作者:李慕南
类型:科学科普
完结:
时间:2017-06-07 15:16

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